KR100607579B1 - 레이저를 이용한 모조지문 판별방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지문인식에 있어서 살아있는 사람의 손에 의하여 입력된 생체지문과 이를 모조한 인공적인 지문(모조지문)을 레이저를 이용하여 식별할 수 있는 모조지문 판별방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은, 지문입력창에 접촉된 물체(접촉체)에 레이저광을 조사하는 단계와, 조사된 레이저광에 의해 상기 접촉체의 표면에서 발생하는 반점무늬 영상을 검출하는 단계와, 상기 검출된 반점무늬 영상에 대한 그레이값의 분포를 기초로 하여 상기 접촉체가 생체지문인지 모조지문인지 판단하는 영상비교 단계를 포함한다. 앞에서 설명한 것과 같이, 생체의 피부에 레이저가 조사될 경우의 표면산란 정도와 비생체 물질에 레이저가 조사될 경우의 표면산란 정도가 다르기 때문에 반점무늬의 강약이 다르게 된다. 이 무늬 영상의 전면적 또는 소정 영역의 그레이값을 소정의 기준값과 비교하면 현재 지문입력창에 올려져 있는 물체가 생체지문인지 모조지문인지 용이하게 판별할 수 있게 된다.

지문, 모조지문, 생체지문, 레이저, 지문영상

Description

레이저를 이용한 모조지문 판별방법 및 장치 {Method and apparatus for distinguishing forged fingerprint using laser beam}

도1은 레이저가 물체의 표면에 조사될 때 발생하는 표면산란 현상을 나타내는 데이터.

도2는 본 발명에 따른 모조지문 판별장치의 구성도.

본 발명은 지문인식에 있어서 살아있는 사람의 손에 의하여 입력된 생체지문 데이터와 이를 모조한 인공적인 지문 데이터(모조지문)를 레이저를 이용하여 식별할 수 있는 모조지문 판별방법 및 장치에 관한 것이다.

지문인식장치가 접근인증, 결제 등의 개인인증 분야에 폭넓게 보급되면서 보안성의 강화가 요구되고 있다. 지문인식의 정확성을 강화하기 위한 많은 지문인식 알고리즘 및 모조지문에 대처하기 위한 알고리즘이 속속 개발되고 있으나 그에 따라 지문복제 기술도 함께 발전하고 있는 상황이다.

복제된 모조지문을 식별하는 방법에 관해서 다음과 같은 수 개의 선행특허가 존재한다.

1) 일본 공개특허공보 (평)11-45338호에는 생체에서 발생하는 생체전위를 검출하여 모조지문을 인식하는 기술이 개시되어 있으나, 지문입력창에 모조지문을 접촉해 놓은 상태에서 전위검출용 전극만 생체에 접촉할 경우에는 모조지문을 인식할 수 없으며, 검출신호의 처리, 주파수 분석과정 등이 별도로 필요하므로 부가적인 하드웨어와 연산처리부가 있어야 한다.

2) 동공보 (평)10-290796호는 생체에 다양한 자극을 주어 그 자극에 반응하는 형태를 측정하여 모조지문을 식별하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 외부자극에 의해 인체의 반응을 분석하는 방법 자체가 인위적으로서 사용자에게 불쾌감을 줄 뿐만 아니라, 자극에 대한 반응 형태를 정규하게 정량화하기 곤란하다는 문제가 있다.

3) 동공보 (평)9-259272호는 지문영상에서 땀샘의 존재 및 그 개수를 검출하여 모조지문을 식별하는 방법을 개시하고 있다. 현재의 모조지문 제작기술에 의하면 지문형태 뿐만 아니라 땀샘까지도 그대로 복제할 수 있으므로 현실적이지 못하다.

4) 동공보 (평)7-308308호에는 특정 광선을 조사하여 투과된 광량을 이용하여 산소농도 및 혈류의 변화를 검출함으로써 모조지문을 식별하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 광원소자에서 발하는 광원의 주파수에 대해 투과가 잘 되는 재료로 모조지문을 제작하여 손가락에 착용하여 사용하는 경우에는 모조지문을 식별할 수 없는 한계가 있다.

5) 동공보 (평)12-20684호에는 지문창에 접촉된 물체가 생체인지 아닌지를 식별하기 위하여 두 개의 광원(프로브광과 참조광)을 사용한다. "프로브광"은 인체 내의 산화 헤모글로빈에 대한 흡광계수가 환원 헤모글로빈에 대한 흡광계수보다 작은 파장의 빛을 발산하며, "참조광"은 산화 헤모글로빈에 대한 흡광계수와 환원 헤모글로빈에 대한 흡광계수가 동일한 파장의 빛을 발산한다. 즉, 산화 헤모글로빈이 프로브광을 흡수하는 계수는 환원 헤모글로빈이 프로브광을 흡수하는 계수보다 작으며, 산화 헤모글로빈이 참조광을 흡수하는 계수는 환원 헤모글로빈이 참조광을 흡수하는 계수와 같다. 생체 손가락인 경우에는 손가락 속에 산화 헤모글로빈과 환원 헤모글로빈이 필연적으로 존재하기 때문에, 프로브광과 참조광이 접촉 물체를 투과하면 이들 광은 접촉 물체가 생체인 경우와 비생체인 경우에 각각, 입사된 프로브광 및 참조광과는 다른 광량으로 검출될 것다. 이렇게 검출된 광과 입사된 광을 사전에 기록된 데이터를 참조하여 비교함으로써 접촉 물체가 생체인지 아닌지를 판별하는 것다. 그러나 이 선행기술의 경우에는 프로브광과 참조광의 파장 선택이 중요하기 때문에 하드웨어적으로 구성이 용이하지 않으며 소프트웨어 측면에서도 알고리즘이 복잡하게 되는 문제가 있다.

5) 이 밖에도 압력센서를 이용하여 손가락끝의 맥박을 인식하는 방법에 의해 모조지문을 식별하는 기술도 개발되어 있지만, 이 경우에도 맥박과 유사한 다른 입력정보에는 대응할 수 없는 한계가 있다.

이상과 같은 한계 뿐만 아니라, 최근에는 실리콘이나 필름류 등의 재료로 얇게 모조지문을 제작하는 기술이 발달하였기 때문에 생체에 직접 착용할 경우에는 상기 어느 방법으로도 생체지문과 모조지문을 구별해 낼 가능성이 극히 희박해진 다.

본 발명은 현존하는 모조지문 식별방법과 다른 방식으로 하드웨어 및 소프트웨어적으로 간단하게 구성이 가능한 모조지문 식별방법을 연구하던 중 레이저빔이 물체에 조사될 때에는 표면에서 산란되면서 고유의 반점무늬(speckle)를 발생하고 이 무늬는 물체의 재질에 따른 변화하는 특성을 갖고 있음에 착안하여 개발된 것이다.

본 발명은 이러한 특성을 이용하여 지문취득 장치에 레이저 광원을 추가하여 지문영상 취득시에 생체지문인지 모조지문인지를 판별하는 방법 및 장치를 제공함을 목적으로 한다.

<본 발명의 개요>

레이저빔의 표면 산란 특성에 대해서 간략하게 설명한다. 레이저빔이 물체의 표면에 조사되면 표면에서 내부로 침투함과 동시에 산란이 일어나는데 침투량이 상대적으로 적은 경우에는 표면산란이 더 많이 일어나게 된다. 이러한 표면산란에 의해 레이저 특유의 산란무늬가 발생하는 데 이는 매우 작은 알갱이가 다수 모여 있는 형태로 나타난다. 이를 특히 스페클(speckle, 반점무늬)이라 한다(이하에서는 "스페클", "표면산란 무늬", "레이저 산란무늬", "반점무늬"라는 용어가 두루 사용되고 있지만, 본 발명에 있어서 이들 용어는 모두 동일한 용어로 정의한다).

그러나, 생체피부의 경우에는 레이저가 조직 내부로 침투하여 흡수되는 양이 많기 때문에 표면에서 산란되는 정도가 적고, 따라서 표면산란 무늬인 스페클이 매우 미약하게 나타난다. 생체에 흡수가 잘 되는 이유는 생체 조직에 포함되어 있는 멜라닌이나 헤모글로빈 등의 성분 때문이며, 특히 600nm~750nm 파장의 레이저빔이 생체로 가장 많이 흡수된다.

이와 같이 생체조직 표면에서의 레이저 산란무늬는 매우 미약한 반면에 모조지문의 주재료인 고무, 실리콘, 젤라틴, 필름 등의 표면에서는 산란무늬가 매우 강하게 나타난다. 이에 대해서는 도1에 그 데이터를 나타내었다.

도1에서 보는 바와 같이, 사람의 지문, 고무, 실리콘, 필름의 경우에 모두 레이저 산란무늬(speckle)가 다르게 나타난다. 각 항목의 우측에 있는 그레이레벨의 분포를 보면 그 차이가 뚜렷하게 나타남을 알 수 있다. 도1에 나타낸 각 대상 물체별 산란무늬는 해당 물체의 고유 특성이 되기 때문에, 레이저를 조사하여 얻은 산란무늬를 비교한다면 현재 지문입력창에 놓여 있는 것이 생체지문인지 모조지문인지를 판단할 수가 있다. 즉, 도1에서와 같이 레이저를 조사했을 때 생체지문의 경우에는 반점무늬가 매우 미약하므로, 생체지문 취득시 레이저를 조사하여 촬영한 영상을 분석하면 현재 접촉되어 있는 물체가 생체지문인지 모조지문인지 파악할 수 있게 된다.

산란무늬의 비교는 다양한 영상처리 기법에 의해 실시가능하다. 예를 들어, 영상에서 계산된 그레이값의 분포에 기초하여 비교할 수 있다. 차후 설명하겠지만, 도1에서 보는 그래프의 특정 영역(가령 임의 위치의 수직선상)에서의 그레이값의 최대값과 최소값의 차이를 계산한다면, 생체지문의 경우에는 최대값과 최소값의 차이가 다른 물체들의 산란무늬보다 상대적으로 작으므로 용이하게 생체지문 여부를 판정할 수 있게 된다. 이하, 구체적인 실시예를 통해서 본 발명의 기술적 사상을 상세히 설명한다.

<실시예>

본 발명에 따른 모조지문 판별방법에 대해서 먼저 설명한다. 본 방법에 따르면, 우선, 취득코자 하는 지문이 접촉되는 지문입력창 및 지문 영상이 출사되는 지문출사면을 포함하는 프리즘의 지문입력창에 접촉된 물체에 레이저광을 조사하고, 레이저광이 조사되는 지점에 발생하는 표면산란 무늬 영상을 검출한다. 이렇게 검출된 반점무늬 영상을 소정의 기준값과 비교하여 상기 접촉체가 생체지문인지 모조지문인지 판단한다. 앞에서 설명한 것과 같이, 생체의 피부에 레이저가 조사될 경우의 표면산란 정도와 비생체 물질에 레이저가 조사될 경우의 표면산란 정도가 다르기 때문에 반점무늬의 강약이 다르게 된다. 이 무늬 영상의 전면적 또는 소정 영역의 그레이값을 기초로 하여 소정의 기준값(생체지문에 조사될 때에 발생하는 반점무늬의 평균적 그레이값을 기준값으로 사전에 정의할 수 있다)과 비교하면 현재 지문입력창에 올려져 있는 물체가 생체지문인지 모조지문인지 용이하게 판별할 수 있게 된다.

앞에서 설명한 것과 같이, 레이저광의 파장 600~750nm인 경우에 생체지문과 모조지문의 반점무늬의 그레이값에 큰 차이가 나타날 수 있다. (한 예로, 일정 구간(산란무늬 영역 중 임의의 한 직선 구간)에서 그레이값의 최대값과 최소값을 비교하면 생체지문의 경우에 최대값과 최소값의 차이가 모조지문에 비해 작게 된다(도1 참조). 그러나 이러한 그레이값을 이용하는 것은 본 발명의 한 실시예에 불과 한 것이며, 표면 산란무늬의 영상처리를 통하여 생체지문과 모조지문을 구별하기 위하여 다양한 영상처리 기법을 적용할 수 있으며, 당업자라면 표면 산란무늬의 특성을 고려하여 다양한 영상처리 기법을 적용할 수 있을 것이다.)

한편, 본 발명에 따른 모조지문 판별장치의 구성과 작용에 대해서 설명한다. 도2를 참조하면, 본 발명은

지문입력창(12) 및 입력된 지문의 영상이 출사되는 지문출사면(14)을 포함하는 프리즘(10),

상기 프리즘(10)의 지문입력창(12)에 접촉되는 물체에 레이저빔(32)을 조사하는 레이저광원(30),

상기 레이저광원(30) 조사시에 상기 프리즘(10)의 지문출사면(14)에서 출사되는 반점무늬 영상을 집속하는 렌즈(50) 및 영상을 검출하는 영상센서(60),

상기 영상센서(60)에서 검출된 반점무늬 영상을 처리하여 이 영상의 그레이값을 기초로 하여 생체지문인지 모조지문인지 판단하는 영상비교부(70)를 포함한다.

상기 영상비교부(70)는 앞에서 설명한 것과 같이 소정 영역에서의 그레이값의 최대값과 최소값의 차이를 비교하여 그 차이값에 따라 생체지문과 모조지문을 판단할 수 있다. 그레이값의 계산은 취득한 반점무늬 영상의 전체 면적에 걸쳐서 계산해도 되지만 시간절약 내지는 메모리절약을 위해 소정 영역에 대해서 계산하여도 마찬가지 결과를 얻을 수 있다.

상기 영상비교부(70)에서는 이렇게 모조지문 여부를 판독하여 모조지문인 경 우에는 더 이상의 지문인증 절차를 중단하고, 생체지문인 경우에는 정상적으로 지문특징 데이터 추출 및 지문인증 절차를 속행하는 수단이 포함될 수 있다.

도2에서 설명하지 않은 구성요소 "40"은 레이저광원(30)의 점멸을 제어하는 레이저제어부를 나타내고, "20" 및 "22"는 광학식 지문취득 장치에 반드시 있어야 하는 지문영상용 광원 및 이 광원에서 조사되는 광을 나타낸다.

이와 같이 지문취득 과정을 수행하기 전에 레이저광을 물체에 접촉하여 영상을 취득하여 분석하는 것에 의해 비교적 단순한 방식으로 모조지문을 완전하게 식별해 낼 수 있게 된다.

이상 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 모조지문 판별방법 및 장치의 기술적 범위는 상기 실시예에만 한정되지는 않고 첨부한 특허청구범위에 의해 결정된다.

본 발명에 따르면, 비교적 단순한 하드웨어와 소프트웨어 구성만으로 모조지문을 완전하게 식별해 낼 수 있다. 또한, 별도의 부가 장비가 없이 광원만 하나 추가될 뿐이고 외부에서 볼 수 없도록 은닉 설치되면 사용자가 본 모조지문 식별장치의 존재와 동작유무를 알기가 어렵기 때문에 보안성이 강화된다.

Claims (6)

1. 지문입력창에 접촉된 물체(이하, "접촉체")의 영상을 취득하여 접촉체가 생체지문인지 모조지문인지를 판별하는 방법으로서,

   상기 접촉체에 레이저광을 조사하는 단계,

   조사된 레이저광에 의해 상기 접촉체의 표면에서 발생하는 반점무늬 영상을 검출하는 단계,

   상기 검출된 반점무늬 영상에 대한 그레이값의 분포를 기초로 하여 상기 접촉체가 생체지문인지 모조지문인지 판단하는 영상비교 단계를 포함하는 모조지문 판별방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 영상비교 단계에서는

   소정 구간에서 그레이값의 최대값과 최소값의 차이에 의해 생체지문과 모조지문을 판별하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 레이저광의 파장은 600~750nm인 것을 특징으로 하는 모조지문 판별방법.
4. 지문입력창에 접촉된 물체(이하, "접촉체")의 영상을 취득하여 접촉체가 생체지문인지 모조지문인지를 판별하는 장치로서,

   지문입력창 및 입력된 지문의 영상이 출사되는 지문출사면을 포함하는 프리즘,

   상기 프리즘의 지문입력창에 접촉되는 물체에 레이저빔을 조사하는 레이저광원,

   상기 레이저광원 조사시에 상기 프리즘의 지문출사면에서 출사되는 반점무늬 영상을 검출하는 영상센서,

   상기 영상센서에서 검출된 반점무늬 영상을 처리하여 이 영상에 대한 그레이값의 분포를 기초로 하여 상기 접촉체가 생체지문인지 모조지문인지 판단하는 영상비교부를 포함하는 모조지문 판별장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 영상비교부는

   소정 구간에서 그레이값의 최대값과 최소값의 차이에 의해 생체지문과 모조지문을 판별하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 레이저광의 파장은 600~750nm인 것을 특징으로 하는 모조지문 판별장치.

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